慢性下背痛病程改变疼痛、情绪和认知处理中的脑网络连接

《Neural Plasticity》：Chronic Low Back Pain Duration Alters Brain Network Connectivity in Pain, Emotion, and Cognitive Processing

　　

本研究旨在探讨短期与长期慢性下背痛（CLBP）患者之间脑网络连接的差异。这项回顾性研究纳入了2017年1月至2019年12月期间接受¹⁸F-氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描/磁共振（¹⁸F-FDG-PET/MR）成像的25例CLBP患者。该成像模式整合了功能和代谢数据，用于评估与CLBP相关的神经活动和代谢改变。研究人员分析了14个大规模脑网络（包括疼痛处理、情绪调节和认知控制网络）之间的连接，对每位参与者计算了成对相关性。采用置换检验结合错误发现率（FDR）校正评估短期与长期CLBP患者之间的显著差异。代谢连接分析显示，短期与长期CLBP患者之间存在显著差异，尤其是在左侧执行控制网络（LECN）与视觉网络、显著网络与后显著网络（SN/pSN）、以及后显著网络与腹侧默认模式网络（vDMN）之间的连接（FDR校正，p < 0.05）。此外，疾病病程与显著网络、后显著网络和vDMN的连接呈正相关，更长的病程与更强的连接相关。本研究表明，CLBP的慢性化与脑网络连接改变相关，特别是在情绪处理和疼痛感知相关的网络中。这些发现强调了长期疼痛可能发生的神经可塑性变化，为CLBP的潜在机制和治疗干预靶点提供了见解。

**论文解读：慢性下背痛病程对脑网络连接的影响**

**研究背景与现存问题**
慢性下背痛（CLBP）是一种高患病率、致残性强的疾病，全球患病率介于1.4%至15.6%之间，是导致残疾和医疗负担的重要原因。尽管多数急性下背痛可自行缓解，但部分患者进展为CLBP，严重影响工作、社交和日常生活。当前指南推荐非药物治疗（如多学科疼痛管理、瑜伽等），但疼痛常随时间进入平台期，疗效有限。研究提示，慢性疼痛涉及脑部适应不良的神经可塑性改变，尤其是感觉处理、情绪调节和认知控制相关脑区。然而，病程长短如何影响脑网络连接尚不明确。为此，研究人员开展本研究，旨在利用整合代谢与功能信息的¹⁸F-FDG-PET/MR成像，探索短期与长期CLBP患者脑网络连接的差异，并揭示慢性化过程中的神经可塑性机制。论文发表在《Neural Plasticity》。

**主要关键技术方法**
- 回顾性纳入岳阳市医院25例CLBP患者，根据病程分为短期组（≤12个月，n=13）和长期组（>12个月，n=12）。
- 采用¹⁸F-FDG-PET/MR成像采集代谢数据，通过SPM12和ScAnVP软件进行预处理（包括空间标准化、平滑等）。
- 基于Brainnetome图谱定义14个大规模脑网络（如默认模式网络、显著网络、执行控制网络等）作为感兴趣区域（ROI），计算不同网络间代谢连接的Pearson相关系数。
- 使用置换检验（10,000次随机重标）结合FDR校正比较组间连接差异，并分析病程与连接强度的相关性。

**研究结果**
**3.1 人口学与临床特征**
两组在年龄、性别、身高、体重、BMI及血糖水平上无显著差异（p > 0.05），但长期组病程更长（22.92±14.97月 vs 4.42±1.63月，p=0.001），疼痛强度更低（VAS 3.67±1.07 vs 5.62±1.45，p=0.001），提示慢性化影响主观疼痛体验。

**3.2 短期与长期CLBP患者脑网络连接差异**
代谢连接分析显示，经FDR校正后，长期组在左侧执行控制网络（LECN）与视觉网络、显著网络（SN）与后显著网络（pSN）、以及pSN与腹侧默认模式网络（vDMN）之间的连接强度显著高于短期组（p < 0.05）。这些网络涉及感觉整合、情绪调节和认知控制。

**3.3 病程与脑网络连接的相关性**
病程与SN/pSN连接呈显著正相关（r=0.53，p=0.006），与vDMN/pSN连接的正相关性更强（r=0.67，p=0.0002）。即病程越长，这些情绪和自指处理相关网络间的连接越强。

**讨论与结论**
研究结果表明，CLBP慢性化伴随脑网络连接的重塑，尤其在情绪加工和疼痛感知网络中。长期疼痛患者LECN-视觉网络、SN-pSN、pSN-vDMN连接的增强，可能反映了执行功能与感觉整合失衡、情绪反应增强。这与三网络模型（TPN）理论一致：默认模式网络（DMN）、显著网络（SN）和执行控制网络（ECN）的平衡对维持认知和情绪健康至关重要。本研究中，长期疼痛导致aSN与pSN、vDMN与pSN的异常连接，干扰了TPN动态调节，可能解释疼痛症状的持续。此外，病程与SN/pSN及vDMN/pSN连接的正相关提示情绪处理和自参考加工在慢性疼痛中的关键作用，这些网络可作为神经影像学生物标志物。结论部分翻译：总之，本研究通过证明疾病病程与脑网络连接显著改变相关，为CLBP的神经机制提供了新见解。这些变化，特别是在感觉处理、情绪调节和认知控制相关网络中，可能导致CLBP患者的疼痛慢性化和严重程度。未来研究需探索针对这些脑网络改变的潜在治疗策略，以改善疼痛管理和生活质量。